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为满足月球探测工程顶部搭载月球车的释放和收回的任务要求,结合月球表面的特殊工作环境,研制出一种可实现重复升降的月球车释放装置,提出一种适用于月尘环境的抗尘结构形式,并对其样机进行了动力学特性分析、减振分析以及相关实验研究。 依据探月二期和三期工程提出的设计要求,提出以变轴径式套筒解锁机构实现机械解锁的垂直升降式月球车释放装置的构型,并确定其总体设计方案。根据释放装置的主要功能,结合有限元分析方法设计集传动与解锁功能为一体的传动丝杠,集限位与传动功能为一体的套壳等关键部件,并对丝杠进行了优化设计。以此为基础,提出通过开设抗尘槽的方法实现月面抗尘的新结构形式。 运用CAD Solidworks软件建立释放装置的三维模型,然后,分析释放装置展开过程的动力学特性,采用虚拟样机技术分析和验证样机的锁定与解锁,展开与限位,上升与下降等功能的可行性。此外,根据释放装置各构件性能参数,建立以驱动力为输入,执行构件运动特征为输出的驱动力系统状态空间模型。 通过分析释放装置展开过程的冲击能量,比较不同弹性元件减振效果,结合释放装置许用减振空间及减振要求,设计金属橡胶减振元和非自锁螺旋机构相结合的可限位减振器,并对其工作原理进行理论分析。然后,通过测量无减振措施、采用金属橡胶减振、可限位减振器时释放装置的振动,比较其幅值大小,着重分析可限位减振器的减振效果。 研制垂直升降式月球车释放装置的原理样机,测试该样机的参数指标、展开工作特性、负载和偏载特性。此外,根据四种典型月貌的月壤特性制备的四种模拟月壤,并用模拟月壤进行释放装置的抗尘特性实验研究。 本文的设计方法与实验结果为同类装置的设计提供了理论基础和技术参考。